來(lái)自俄亥俄州代頓市的美國(guó)空軍研究實(shí)驗(yàn)室（AFRL）的研究人員已為3D打印鼻子模擬器申請(qǐng)了專(zhuān)利。不露面的喙被稱(chēng)為具有多種采樣模式的鼻子模擬器，可用于氣流評(píng)估，旨在作為上呼吸系統(tǒng)的精確科學(xué)復(fù)制品，使研究人員能夠評(píng)估空氣質(zhì)量對(duì)呼吸生理的影響。 AFRL的發(fā)明者Angela Dixon和Saber Hussain相信3D打印鼻子對(duì)于研究與呼吸有關(guān)的危害（例如缺氧，空氣中的納米顆粒和揮發(fā)性有機(jī)化合物）非常有用。

研究人員指出：“與典型的鼻腔鑄型不同，這種創(chuàng)新的生物混合上呼吸道模型可以更準(zhǔn)確地表示生理呼吸功能，并進(jìn)行時(shí)空相關(guān)的組織分析。在這里，我們已將電子和生物元素結(jié)合在一起，以開(kāi)發(fā)一種機(jī)器人生物雜交體。”

3D打印鼻子模擬器。圖片來(lái)自美國(guó)AFRL。

復(fù)制人的鼻腔

人鼻子的內(nèi)部解剖結(jié)構(gòu)比人們最初預(yù)期的要復(fù)雜。當(dāng)然，以前已經(jīng)嘗試過(guò)，但是為模擬鼻腔的復(fù)雜性而構(gòu)建的生物工程系統(tǒng)很少能精確到足以用于高級(jí)空氣質(zhì)量研究的水平。此外，雖然以前的模型主要是通過(guò)研究那些將身體捐獻(xiàn)給科學(xué)的人而創(chuàng)建的，但現(xiàn)代3D和CT掃描技術(shù)的興起使我們能夠與還活著的志愿者合作。

因此，AFRL的鼻子基于真實(shí)人鼻腔的診斷圖像，并設(shè)計(jì)為在Stratasys PolyJet和Carbon DLS 3D打印機(jī)上進(jìn)行打印。為了賦予設(shè)備自主呼吸的能力，研究人員還連接了風(fēng)扇系統(tǒng)，以模擬現(xiàn)實(shí)的氣流。鼻子內(nèi)部是一組氣流探頭，旨在檢測(cè)諸如空氣速度之類(lèi)的參數(shù)，并檢測(cè)特定的鼻部組織相互作用。這用于繪制吸入的氣體和顆粒與鼻子的縫隙接觸的位置和時(shí)間。

更深入地研究鼻孔，我們實(shí)際上可以看到模擬器包括八個(gè)帶有探針孔的獨(dú)立模塊滑片，以容納傳感器。堆棧的每個(gè)部分都允許研究人員研究鼻腔的非常特殊的部分，并使用不透氣的墊圈將它們密封在一起以形成一個(gè)連續(xù)的通道。

研究人員得出以下結(jié)論：“我們通過(guò)推動(dòng)開(kāi)發(fā)更多栩栩如生的機(jī)器人設(shè)備，以雙重方式提供人類(lèi)固有的先進(jìn)機(jī)械功能和生物結(jié)構(gòu)，努力提高生物工程技術(shù)的成就標(biāo)準(zhǔn)。正在進(jìn)行的工作將包括通過(guò)表征設(shè)備內(nèi)可達(dá)到的流速來(lái)驗(yàn)證該鼻子模擬器系統(tǒng)?！?/span>

鼻子連接到風(fēng)扇系統(tǒng)以模擬吸入。圖片來(lái)自美國(guó)AFRL。

美國(guó)空軍應(yīng)用3D打印

雖然鼻子模擬器可能被認(rèn)為是有點(diǎn)遙不可及，但它是空軍近年來(lái)開(kāi)展的許多3D打印相關(guān)項(xiàng)目之一。去年，美國(guó)空軍的一個(gè)研究小組使用臺(tái)式樹(shù)脂3D打印機(jī)設(shè)計(jì)并3D打印了手術(shù)牽開(kāi)器。該醫(yī)療器械旨在在物流困難的環(huán)境中使用，在這些環(huán)境中，并非總是能夠使用常規(guī)方法重新儲(chǔ)存醫(yī)療用品。

在其他地方，在空軍維持中心，一支工程師團(tuán)隊(duì)成為第一個(gè)成功測(cè)試美國(guó)空軍飛機(jī)發(fā)動(dòng)機(jī)內(nèi)的3D打印金屬部件的工程師。這一里程碑對(duì)于TF33-P103發(fā)動(dòng)機(jī)的備件生產(chǎn)來(lái)說(shuō)是一個(gè)好兆頭，該發(fā)動(dòng)機(jī)為B-52 Stratofortress等飛機(jī)提供動(dòng)力。

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